Download Calcul Automatique de la Protection Différentielle Longitudinale d`un

CALCUL AUTOMATIQUE DE LA PROTECTION DIFFERENTIELLE
LONGITUDINALE D’UN TRANSFORMATEUR A ENROULEMENT
TERTIAIRE
CALCULUL AUTOMAT AL PROTECŢIEI DIFERENŢIALE LONGITUDINALE
A UNUI TRANSFORMATOR CU TREI ÎNFĂŞURĂRI
Silvia-Maria DIGĂ
Cristian BRATU
Universitatea din Craiova, Facultatea de Electrotehnică, România
Bulevardul Decebal, nr.107(5), Craiova, Dolj, 1100 (200440)
Tel./Fax: +40 (0)251 436447; E-mail: [email protected]; [email protected]
Rezumat: La transformatoare, principiul de realizare al protecţiei
diferenţiale longitudinale este acelaşi ca şi la generatoare existând
însă o serie de particularităţi specifice. Acestea se referă la compensarea inegalităţii şi a defazajului curenţilor primari de la capetele
zonei protejate,problema şocului de curent de magnetizare (apărut
la restabilirea tensiunii după lichidarea unui scurtcircuit exterior
sau la conectarea sub tensiune a transformatorului protejat), problema curenţilor de dezechilibru Idez care au mai multe componente
(IdezTC - au mai multe componente (IdezTC - provocată de neidentitatea caracteristicilor magnetice ale transformatoarelor de curent,
Idezeg - cauzată fie de absenţa egalizării curenţilor secundari,fie de
egalizarea imperfectă a acestora, IdezmT - provocată de curentul
de magnetizare al transformatorului protejat, Idezreg - care are o
valoare substanţială în cazul în care transformatorul protejat este
prevăzut cu dispozitiv de reglare sub sarcină a tensiunii).Pentru
a trata problema cât mai complet,în această lucrare,autorii analizează cazul reglării releelor diferenţiale pentru protecţia unui
transformator cu trei înfăşurări,având surse la toate cele trei tensiuni.Astfel,se indică etapele succesive ale stabilirii reglajului
protecţiei diferenţiale prin relee de tip RDS,pentru cazul general
menţionat. Acestea sunt :stabilirea înfăşurării transformatorului
căreia i se va afecta înfăşurarea de frânare,determinarea numărului
de spire ale înfăşurărilor de lucru,de egalizare şi de frânare, verificarea sensibilităţii protecţiei reglate(în prezenţa sau absenţa
frânării). Pe baza acestui algoritm, s-a întocmit un program de
calcul dezvoltat în limbajul de programare Visual C++6.0, care
permite determinarea şi afişarea principalilor parametri de calcul
ai protecţiei diferenţiale a unui transformator coborâtor de tensiune,cu trei înfăşurări,dintr-o staţie de transformare.
Résumé :Aux transformateurs,le principe de réalisation de la
protection différentielle longitudinale est le même comme aux
génératrices,en existant pourtant des particularités spécifiques.
Celles-ci se réfèrent à la compensation de l’inégalité et du
déphasage des courants primaires des bouts de la zone protégée, le
problème du choc de courant d’aimantation(apparu au rétablissement de la tension après la liquidation d’un court-circit extérieur
ou à la connexion sous tension du transformateur protégé) le
problème des courants de déséquilibre Idez qui ont plusieures
composantes (IdezTC - provoquée par la différence entre les caractéristiques magnétiques des transformateurs de courant, Idezreg produite soit par l’absence de l’égalisation des courants secondaires,
soit par l’égalisation imparfaite de ceux-ci, IdezmT - provoquée par
le courant d’aimantation du transformateur protégé, Idezreg - qui a
une grande valeur dans le cas du transformateur protégé à prises).
Pour traiter plus complètement ce problème,dans ce travailr, les
auteurs analysent le cas du reglage des relais diffé-rentiels pour
la protection d’un transformateur à enroulement tertiaire,ayant
des sources à toutes les trois tensions.Ainsi, on indique les étapes
succesives de l’etablissemen du reglage de la protection différentielle par des relais type RDS, pour le cas géné-ral mentionné.
Celles-ci sont :etablissement de l’enroulement du transformateur
auquel on affectera l’enroulement de freinage, calcul du nombre
de spires des enroulements de travail, d’éga-lisation et de freinage,
vérification de la sensibilité de la protec-tion réglée(en présence
ou en absence du freinage). Sur la base de cet algorithme,on a
elaboré un programme de calcul développé dans le langage de
programmation Visual C++ 6.0, qui permet le calcul et l’affichage
des principaux paramètres de calcul de la protection différentielle
d’un transformateur abaisseur de tension,à enroulement tertiaire,
d’une station de transformation.
Keywords: protecţie diferenţială longitudinală, transformator
cu trei înfăşurări.
Keywords: protection différentielle longitudinale,transformateur
à enroulement tertiaire.
1. Introducere
Se analizează cazul reglării releelor RDS în schema cu
trei relee, pentru protecţia unui transformator cu trei
înfăşurări, având surse la toate cele trei tensiuni. Cazurile
particulare, ale existenţei surselor la una sau două dintre
cele trei tensiuni, sau ale transformatoarelor cu două
1. Introduction
On analyse le cas du réglage des relais RDS dans le
schèma avec trois relais,pour la protection d’un transformateur à enroulement tertiaire,ayant des sources à toutes les
trois tensions. Les cas particuliers,de l’existence des sources
à l’un ou deux de trois tensions, ou des transformateurs à
th
The 5 International Power Systems Conference
194
înfăşurări, se vor putea deduce uşor prin simplificare din
cazul complet.
Releele RDS se caracterizează prin existenţa unei
înfăşurări de frânare a transformatorului cu saturaţie
rapidă al releului, cu caracteristica de frânare [1]:
(1)
(Iw) l = F[(Iw) f ]
deux enroulements,pourront être déduits facilement par
simplification du cas complet.
Les relais RDS se caractérisent par l’existence d’un
enroulement de freinage du transformateur à saturation
rapide du relais,avec la caractéristique de freinage [1]:
(Iw) l = F[(Iw) f ]
(1)
unde:
(Iw) l -solenaţia înfăşurării de lucru ;
ou :
(Iw) l - solénation de l’enroulement de travail ;
(Iw) f - solenaţia înfăşurării de frânare.
(Iw) f - solénation de l’enroulement de freinage.
Funcţia (1) nu este liniară şi ea constă de fapt dintr-o
familie de curbe, cu parametrii depinzând de defazajul dintre
curentul prin bobina de lucru I l şi curentul prin bobina de
La fonction (1) n’est pas linéaire et elle consiste d’une
famille de courbes,avec des paramètres qui dépendent de
déphasage entre le courant par la bobine de travail I l et celui
frânare I f . Curbele li-mită ale familiei de funcţii (1), pentru
par celle de freinage I f . Les curbes limite de la famille des
releele RDS, sunt indicate în fig.1.
fonctions (1), pour les relais RDS, sont indiquées dans la fig. 1.
(Iw)l
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
ϕ = 0°
ϕ = 90°
50 150 250 350 450 550 650
750
850
700
800 900
100 200 300 400 500 600
(Iw)f
Fig.1. Caracteristica (Iw) l =f[(Iw) f ] a releului RDS
Fig.1. La caractéristique (Iw) l =f[(Iw)
f
] du relais RDS
2. Stabilirea reglajului protecţiei diferenţiale prin relee
RDS pentru cazul general
2. Etablissement du réglage de la protection différentielle par relais RDS en cas général
2.1. Stabilirea înfăşurării transformatorului căreia i se va
afecta înfăşurarea de frânare
Se stabilesc curenţii primari ai transformatorului în cele
trei înfăşurări, corespunzători prizei medii a comutatorului de
ploturi şi puterii aparente nominale a înfăşurărilor de 100 %,
chiar dacă una din înfăşurări are prin fabricaţie o putere redusă. Apoi, în funcţie de raportul de transformare al fiecărui
grup de transformatoare de curent al celor trei înfăşurări,
de conexiunile primare ale înfăşurărilor transformatorului
şi de conexiunea corespunzătoare a transformatoarelor de
curent(Y sau ∆,după cum înfăşurarea primară respectivă
are conexiunea ∆ sau Y),se determină curenţii secundari
corespunzători celor trei înfăşurări,conform tabelului 1.
2.1. Etabissement de l’enroulement du transformateur
auquel on affectera l’enroulement de freinage
On établit les courants primaires du transformateur dans
les trois enroulements,correspondants à la prise moyenne
du commutateur à plots et à la puissance apparente nominale
des enroulements de 100%,même si l’un d’enroulements a
par fabrication une puissance réduite. Puis, en fonction du
rapport de transformation du chaque groupe de transformateurs de courant des trois enroulements, de connexions
primaires des enroulements du transformateur et de la
connexion correspondante des transformateurs de courant
(Y ou ∆, si l’enroulement primaire respectif est en connexion
∆ ou Y), on détermine les courants secondaires correspondants aux trois enroulements, conformément au tableau 1.
06-07.11.2003, Timişoara, Romania
195
Tabelul 1. Calculul curenţilor secundari în circuitele de protecţie
Tableau 1.Calcul des courants secondaires dans les circuits de protection
Grandeur
Courants primaires dans les enroulements du transformateur protégé
Rapports de transformation des transformateurs de courant
Haute tension
Moyenne tension
Sn
Sn
I1 =
n T1 =
Connexions du transformateur protégé
Connexions des transformateurs de courant
Courants secondaires dans les circuits de protection
3U Ms1
I p1
Is
(2)
(5)
I2 =
nT2=
Y
∆
i 1=
I1 3
nT 1
3U Ms 2
I p2
Is
Basse tension
(3) I 3 =
(6)
n T3 =
Y
∆
(8)
i2=
I2 3
nT 2
Sn
3U Ms 3
I p3
Is
(4)
(7)
∆
Y
(9)
i3=
I3
nT 3
(10)
unde:
S n - puterea aparentă nominală a transformatorului;
ou:
S n - puissance apparente nominale du transformateur;
U Ms1 ,U Ms 2 ,U Ms 3 - tensiunile maxime de serviciu ale
U Ms1 ,U Ms 2 ,U Ms 3 - tensions maximales de service des
I p1 ,I p 2 ,I p 3
înfăşurărilor;
- curenţii primari nominali ai transformatoa-
I p1 ,I p 2 ,I p 3
enroulements;
- courants primaires nominaux des transfor-
relor de curent;
I s -curentul secundar nominal al transformatoarelor de
mateurs de courant;
I s - courant secondaire nominal des transformateurs de
curent (5A).
Se determină apoi,curenţii secundari de dezechilibru care
apar în înfăşurarea de lucru în cazul unui scurtcircuit exterior
trifazat metalic la bornele transformatorului, în condiţiile
în care înfăşurarea primară căreia îi este afectată înfăşurarea
de frânare a releului are întreruptorul respectiv deschis,iar
la celelalte înfăşurări sunt racordate maximum de surse.În
funcţie de curenţii de dezechilibru obţinuţi se calculează
curentii de pornire ai protectiei.
Se observă că în cazul afectării înfăşurării de frânare a
releului unei anumite înfăşurări primare, de exemplu înfăşurării de JT, aceasta fiind deconectată în conformitate cu
premisele de calcul stabilite,vor fi posibile două valori ale
curentului de scurtcircuit: una pentru un scurtcircuit la bornele de IT şi una pentru un scurtcircuit la bornele de MT
ale transformatorului.Implicit vor fi posibile două valori ale
curentului de pornire al protecţiei în înfăşurarea de lucru a
releului.Repetându-se acest raţionament pentru cazul afectării
înfăşurării de frânare a releului,înfăşurării de IT şi apoi
celei de MT, se obţin trei grupe de câte două valori pentru
curentul de pornire al protecţiei.Se alege apoi grupa care
are cei mai mici curenti de pornire ai protecţiei. Înfăşurarea
transformatorului căreia îi corespunde această grupă de
valori reprezintă înfăşurarea căreia i se va afecta bobina
de frânare a releului.În acest fel în cazul întreruperii acestei
înfăşurări sau a circuitului secundar respectiv,un eventual
scurtcircuit exterior conduce la cel mai mic curent minim
de pornire al protecţiei, deci se asigură sensibilitatea acesteia.
Calculul curenţilor de pornire ai protecţiei se face
neglijându-se eroarea cauzată de imposibilitatea fixării
exacte la valoarea necesară a numărului de spire ale înfăşurărilor de egalizare, care au un reglaj discontinuu prin ploturi.
În aceste condiţii de aproximare,curentul primar de pornire
al protecţiei este cel mai mare dintre curenţii I 'pp determinat
courant (5A).
On détermine puis,les courants secondaires de déséquilibre
qui apparaissent dans l’enroulement de travail dans le cas d’un
court-circuit extérieur triphasé métallique aux bornes du transformateur,dans les conditions quand l’enroulement primaire
auquel est affecté l’enroulement de freinage du relais, a son
disjoncteur ouvert, mais aux autres enroulements sont raccordées maximum de sources. En fonction de courants de déséquilibre calculé les courants de mise en marche de la protection.
On observe que dans le cas de la destination de l’enroulement de freinage du relais à un tel enroulement primaire, par
exemple à l’enroulement de basse tension,celui-ci étant déconnecté conformément avec les prémisses de calcul établites,
seront possibles deux valeurs du courant de court-circuit: une
pour un court-circuit aux bornes de haute tension et une pour un
court-circuit aux bornes de moyenne tension du transformateur.
Implicitement seront possibles deux valeurs du courant de mise
en marche de la protection dans l’enroulement de travail du
relais. En répé-tant ce raisonnement pour le cas de la destination
de l’enroulement de freinage du relais,à l’enroulement de haute
tension puis à celui de moyenne tension,on obtient trois groupes
de deux valeurs chacun, pour le courant de mise en marche de
la protection. On choisit puis le groupe qui a les plus petits
courants de mise en marche de la protection. L’enroulement du
transformateur auquel correspond ce groupe de valeur représente l’enroulement auquel on affec-tera la bobine de freinage
du relais. Dans le cas de l’interruption de cet enroulement ou du
circuit secondaire respectif, un éventuel court-circuit extérieur
conduit au plus petit courant minimal de mise en marche
de la protection, donc on assure la sensibilité de celle-ci.
Le calcul des courants de mise en marche de la protection
est fait en néglijeant l’erreur provoquée par l’impossibilité
de la fixation exacte à la valeur nécessaire du nombre de
spires des enroulements d’égalisation,qui ont un réglage
discontinu par plots. Dans ces conditions d’approximation,
le courant primaire de mise en marche de la protection est le
'
plus fort d’entre les courants I pp déterminé par les erreurs
de erorile cauzate de transformatoarele de curent şi de
comutatoarele de ploturi, şi I "pp cauzat de şocul de magnetizare.
provoquées par les transformateurs de courant et les commu"
tateurs à plots, et I pp provoqué par le choc d’aimantation.
th
The 5 International Power Systems Conference
196
I 'pp = k n (k ap f i I sc max +∆U α I α
sc max + ∆U β
Iβ
sc max )
(11)
'
I pp =k n (k ap f i I sc max +∆U α I α
sc max +∆U β
Iβ
sc max )
(11)
unde:
k n - coeficient de siguranţă (k n =1,5);
ou: k n = coéfficient de sûreté (k n =1,5);
k ap - coeficient ce ţine seama de eroarea cauzată de compo-
la composante apériodique(le relais RDS ayant transformateur à saturation rapide,on prend k ap =1) ;
k ap - coéfficient qui tient compte de l’erreur provoquée par
nenta aperiodică (releul RDS având transformator cu
saturaţie rapidă , se ia k ap =1) ;
f i - coeficient ce ţine seama de eroarea maximă a transformatoarelor de curent,care se ia de 10% ( f i =0,1);
I sc max - se calculează în condiţiile menţionate mai sus,
prin metoda unităţilor absolute sau relative [2];
∆U α , ∆U β - valoarea procentuală a semiplajei de reglare,
cu ajutorul comutatoarelor de ploturi,a tensiunii înfăşurărilor α şi β pe care există comutator;
I α sc max , I β sc max - valorile curentului de scurtcircuit în
înfăşurările α şi β ,calculate în aceleaşi condiţii ca I sc max .
"
I pp
=kI nom
(12)
f i - coéfficient qui tient compte de l’erreur maximale des
transformateurs de courant,qui est pris 10% ( f i =0,1) ;
I sc max - est calculé dans les conditions mentionnées audessus, par la méthode des unites absolues ou relatives [2];
∆U α , ∆U β - la valeur en pour-cent de la demie-plage de
réglage,à l’aide du commutateur à plots,de la tension des
enroulements α et β sur lesquels existe celui-ci ;
I α sc max , I β sc max - les valeurs du courant de court-circuit
dans les enroulements α et β ,calculées dans les mêmes
conditions comme I sc max .
"
I pp =kI nom
(12)
ou: k - coéfficient de sûreté (k = 1,2…1,5).
unde:
k - coeficient de siguranţă (k = 1,2…1,5).
2.2. Determinarea numărului de spire ale înfăşurărilor de
lucru şi de egalizare
Înfăşurarea căreia îi corespunde cel mai mare curent
secundar din circuitul protecţiei, conform tabelului 1, devine
înfăşurarea de bază, căreia i se afectează fără intermediar
bobina de lucru a releului. Calculul se face conform tab. 2.
2.2. Calcul du nombre de spires des enroulements de
travail et d’égalisation
L’enroulement auquel correspond le plus fort courant
secondaire du circuit de la protection, conformément au
tableau 1, devient l’enroulement de base, auquel on affecte
sans intermédiaire la bobine de travail du relais.
Tabelul 2.Calculul numărului necesar de spire ale înfăşurărilor de lucru şi de egalizare I şi II
Tableau 2.Calcul du nombre nécessaire de spires des enroulements de travail et d’égalisation I ,II
Grandeur
Formule de calcul
I pp
U nf
Courant secondaire de mise en marche du relais
i
Nombre nécessaire de spires de l’enroulement de travail du relais
w ln =
( wI ) l
i pr
(14)
Nombre choisi de spires de l’enroulement de travail du relais
w la
≤
w ln
(15)
Courant réel de mise en marche du relais, pour l’enroulement de travail
i 'pr =
( wI ) l
wla
(16)
Nombre nécessaire de spires de l’enroulement d’égalisation II,afférent au niveau de haute tension
w eIIn =w la
Nombre choisi de spires de l’enroulement d’égalisation II du relais,afférent au niveau de haute tension
w eIIa
Nombre nécessaire de spires de l’enroulement d’égalisation I,afférent au niveau de moyenne tension
w eIn = w la
Nombre choisi de spires de l’enroulement d’égalisation I du relais,afférent au niveau de moyenne tension
w eIa
pr
=
U nb
(13)
nb
≤
≤
ib
iII
(17)
w eIIn (18)
ib
iI
w eIn
(19)
(20)
unde :
U nf - tensiunea nominală a înfăşurării transformatorului
ou:
U nf - tension nominale de l’enroulement du transformateur auquel
căreia îi este aferentă înfăşurarea de frânare şi pentru care
s-a calculat I pp ;
I pp ;
U nb - tensiunea nominală a infăşurării de bază;
U nb - tension nominale de l’enroulement de base;
est affecté l’enroulement de freinage et pour laquelle a été calculé
06-07.11.2003, Timişoara, Romania
197
n b - raportul de transformare al transformatoarelor de
n b - rapport de transformation des transformateurs de courant de
curent de pe înfăşurarea de bază; în cazul în care acestea
l’enroulement de base ;dans le cas quand ceux-ci sont connectés en
sunt legate în triunghi,
nb
3
;
triangle,
nb
3
;
i b - curentul secundar de bază ;
i b - courant secondaire de base;
i I - curentul secundar prin înfăşurarea de egalizare I;
i II - curentul secundar prin înfăşurarea de egalizare II.
i I - courant secondaire dans l’enroulement d’égalisation I;
2.3. Determinarea numărului de spire ale infăşurării
de frânare
Se calculează curenţii pentru scurtcircuitul exterior cel
mai defavorabil,adică pentru cazul în care scurtcircuitul este
pe o altă înfăşurare decât cea căreia îi este aferentă înfăşurarea de frânare a releului,cu surse minime pe această înfăşurare şi maxime pe celelalte [3]. Calculul se efectuează conform tabelului 3.
2.3. Calcul du nombre de spires de l’enroulement de
freinage
On calcule les courants de court-circuit pour le courtcircuit extérieur le plus défavorable,donc pour le cas quand
celui-ci se produit dans un autre enroulement que celui
qu’on affecte l’enroulement de freinage du relais,avec des
sources minimales sur celui-ci et maximales sur les autres [3].
Le calcul s’effectue conformément au tableau 3.
i II - courant secondaire dans l’enroulement d’égalisation II.
Tabelul 3.Calculul numărului de spire ale înfăşurării de frânare
Tableau 3.Calcul du nombre de spires de l’enroulement de freinage
Grandeur
Formule de calcul
I d =k ap f i (I scI +I scII +I scIII ) + ∆U α I αsc max
Courant primaire de déséquilibre(calculé en tenant compte de
l’impossibilité de la fixation exacte à la valeur nécessaire du
nombre de spires des enroulements d’égalisation)
+∆U β I βsc max +
weIn − weIa
weIn
≥
Nombre nécessaire de spires de l’enroulement de freinage du relais
w
f
Nombre choisi de spires de l’enroulement de freinage du relais
w
fa
I sceI +
kI d weIa
I scf tgα
>w
f
weIIn − weIIa
weIIn
I sceII
(21)
(22)
(23)
unde :
I scI ,I scII ,I scIII - curenţii de scurtcircuit în condiţiile specifi-
ou:
I scI ,I scII ,I scIII - courants de court-circuit dans les conditions
cate mai sus, raportaţi la tensiunea înfăşurării transformatorului căreia îi este aferentă înfăşurarea de frânare a releului;
I sceI ,I cseII - curenţii de scurtcircuit corespunzători înfăşu-
spécifiées au-dessus,rapportés à la tension du transforma-teur
à laquelle est destiné l’enroulement de freinage du relais;
I sceI ,I cseII - courants de court-circuit correspondants aux
rărilor cărora le sunt aferente înfăşurările de egalizare I,
respectiv II;
I αsc max , I βsc max - curenţii de scurtcircuit corespunzători
enroulements auxquels sont destinés les enroulements d’égalisation I, respectivement II;
I αsc max ,I βsc max - courants de court-circuit correspondants
înfăşurărilor cu comutator de reglaj al tensiunii;
I scf - curentul de scurtcircuit în înfăşurarea căreia îi este
aux enroulements à commutateur de réglage de la tension;
I scf - courant de court-circuit dans l’enroulement auquel est
aferentă înfăşurarea de frânare;
k - coeficient de siguranţă (k = 1,5);
tg α - panta unei drepte care trece prin origine şi este tangentă la cea mai defavorabilă curbă din familia de caracteristici din figura 1(cea inferioară,corespunzătoare defazajului de 90°).
Se recomandă totuşi ca determinarea numărului de spire
ale înfăşurării de frânare să se facă grafic,calculul analitic
ducând la un număr de spire exagerat de mare al acesteia.
Determinarea grafică se face calculându-se kI d w eIn , luându-
destiné l’enroulement de freinage;
k - coéfficient de sûreté (k = 1,5) ;
tg α - pente d’une droite qui passe par l’origine et est
tangente à la plus défavorable courbe de la famille de
caractéristiques de la figure 1 (celle inférieure, correspondante au déphasage de 90°).
On recommande pourtant que le calcul du nombre de
spires de l’enroulement de freinage soit fait graphiquement, le calcul analytique en conduisant à un nombre exagéré
de spires de celui-ci.Le calcul graphique est fait en calculant
kI d w eIn , puis on prend la valeur respective sur l’ordonnée
se valoarea respectivă pe ordonata caracteristicii de frânare a
releului rezultă pe abscisă valoarea lui I scf w f . Din aceasta
cunoscând I scf rezultă w f .
de la caractéristique de freinage du relais, résulte sur l’abscisse
la valeur de I scf w f . En connaissant I scf résulte w f .
2.4. Verificarea sensibilităţii protecţiei reglate
2.4.1. Cazul lipsei frânării
Se calculează curenţii de scurtcircuit minim, pentru
cazul scurtcircuitelor la bornele fiecăreia din cele trei înfăşurări, în condiţiile în care înfăşurarea căreia îi este aferentă
înfăşurarea de frânare este deconectată,iar dintre sursele
2.4. Vérification de la sensibilité de la protection réglée
2.4.1. Cas de l’absence du freinage
On calcule les courants de court-circuit minimum,pour le
cas des court-circuits aux bornes de chacun des trois enroulements,quand l’enroulement auquel est destiné l’enroulement
de freinage est déconnecté, mais d’entre les sources connectées
th
The 5 International Power Systems Conference
198
aux autres deux enroulements,la plus forte est déconnecté,et
l’autre dans le régime minimal réel possible. Ces courants de
court-circuit minimum ont chacun d’eux un courant correspondant dans les circuits secondaires et relais, en résultant
une solénation de travail dans l’enroulement de travail et
éventuellement dans l’un des enroulements d’égalisation.Les
solénations de travail de tous ces enroulements de travail
s’additionnent, en résultant une valeur (wI) l min à I sc min .La
condition de sensibilité est :
legate la celelalte două înfăşurări,cea mai puternică este
deconectată, iar cealaltă în regimul minim real posibil. Aceşti
curenţi de scurtcircuit minim au câte un curent corespondent
în circuitele secundare şi în releu,rezultând o solenaţie de
lucru în înfăşurarea de lucru şi eventual în una din înfăşurările de egalizare.Solenaţiile de lucru din toate aceste înfăşurări
de lucru se adună,rezultând o valoare (wI) l min la I sc min .
Condiţia de sensibilitate este:
K=
( wI ) l min
( wI ) l
≥2
(24)
K=
unde: K - coeficientul de sensibilitate;
(wI) l - valoarea minimă de lucru a releului,în absenţa frânării,
( wI ) l min
( wI ) l
≥2
(24)
ou : K - coéfficient de sensibilité ;
(wI) l - valeur minimale de travail du relais,à l’absence du
egală pentru acest tip de releu cu 60 A*sp.
freinage, égale pour ce type de relais avec 60A*sp.
2.4.2. Cazul prezenţei frânării
Este necesar să se calculeze regimul de scurtcircuit cel
mai defavorabil,în care frânarea să fie maximă şi curentul
în bobina de lucru minim. Pentru aceasta se calculează de
obicei curenţii de scurtcircuit metalic la bornele fiecăreia
din cele două înfăşurări ale transformatorului,cărora nu le
este aferentă bobina de frânare a releului,în condiţiile în care
la bornele înfăşurării transformatorului căreia îi este aferentă
înfăşurarea de frânare a releului este conectată o putere minimă, iar celelalte înfăşurări au întreruptoarele deschise.
Pentru cazurile alese se calculează curenţii de scurtcircuit
trifazat,bifazat sau monofazat,rezultând curenţii secundari
respectivi şi solenaţiile de lucru şi de frânare ale releului [4].
Se plasează pentru fiecare caz de scurtcircuit, solenaţia
de lucru şi de frânare în planul (Iw) l =f[(Iw) f ], unindu-
2.4.2. Cas de la présence du freinage
Il est nécessaire qu’on calcule le régime de court-circuit
le plus défavorable,quand le freinage est maximum et le
courant dans la bobine de travail est minimum. Dans ce
sens on calcule d’habitude les courants de court- circuit
métallique aux bornes de chacun de deux enroulements du
transformateur,auxquels n’est pas destiné l’enroulement de
freinage du relais,quand aux bornes de l’enroulement du
transformateur auquel est destiné l’enroulement de freinage du
relais est connectée Une puissance minimale,mais les autres
enroulements ont les disjoncteurs ouverts.Pour les cas choisis
on calcule les courants de court-circuit triphasé, biphasé ou
monophasé, en résultant les courants secondaires respectifs
et les soléna-tions de travail et de freinage du relais [4].
On place pour chaque cas de court-circuit,les solénations
de travail et de freinage dans le plan (Iw) l = f[(Iw) f ], en
se aceste puncte cu originea se obţin drepte care constituie
locul geometric al punctului de funcţionare al releului, când
curentul de scurtcircuit scade prin transformarea scurtcircuitului metalic în scurtcircuit prin arc cu rezistenţă. Cu cât
rezistenţa arcului creşte, cu atât punctul de funcţionare se
deplasează spre origine dupa cum se vede în figura 2.
unisant ces points avec l’origine on obtient des droites qui
constituent le lieu géométrique du point de fonctionnement
du relais,quand le courant de court-circuit baisse par la transformation du court-circui métallique en court-circuit par
arc à résistance.
(Iw)l
a
300
a'
d
b
200
c
c'
100
f
0
f'
b'
d'
e
e'
d" c" b"
100
a"
200
(Iw)f
Fig.2 .Condiţiile de sensibilitate impuse protecţiei în regimurile minimale de funcţionare (cazul existenţei frânării)
Fig.2. Conditions de sensibilité imposées à la protection dans les régimes minimaux de fonctionnement(le cas d’existence du freinage)
06-07.11.2003, Timişoara, Romania
199
Condiţiile ce se pun din punctul de vedere al sensibilităţii
protecţiei sunt următoarele:
aa '
aa "
≥ 0,1 ; b b ' ≥ 0,1 ; cccc"' ≥ 0,1 ;
aa "
ee '
bb"
≥2
dd '
dd "
≥ 0,1
(25)
; bebe "' ≥ 2 ; cece"' ≥ 2 ; dfdf "" ≥ 2
Se precizează că ,calculându-se sensibilitatea la scurtcircuite interne,condiţiile cele mai defavorabile sunt acelea când
frânarea este maximă.Deci la verificarea condiţiilor (25),
(26) se va folosi caracteristica de frânare a releului cu panta
cea mai mare,adică cea corespunzătoare defazajului nul între
curenţii din bobinele de lucru şi de frânare.
3. Exemplu şi program de calcul
Pe baza algoritmului de calcul prezentat,s-a întocmit un
program de calcul dezvoltat în limbajul de programare Visual
C++ 6.0,care permite determinarea şi afişarea principalilor
parametri de calcul ai protecţiei diferenţiale a unui transformator coborâtor de tensiune U 1 /U 2 /U 3 =230/121/11 kV, cu
o putere nominală S n =240 MVA,cu reactanţele inductive
procentuale
X IT − MT =23%,X MT − JT =8%,X IT − JT =15%.
Transformatorul are reglaj de tensiune sub sarcină pe partea
de 110 kV,între ±10%.Pe partea de 10 kVeste montat un
compensator sincron de 75 Mvar,cu reactanţa supratranzitorie
"
X d =0,24.Puterea echivalentă de scurtcircuit pe barele de
220 kV ale transformatorului,în regim maxim este
S scITreg . max = 7000 MVA iar pe barele de 110 kV,
S scMTreg . max = 3500 MVA. În regim minim puterile respective
sunt: S scITreg . min = 3500 MVA şi S scMTreg . min =1750 MVA.
Autorii au elaborat şi un manual de utilizare a acestui
pro-gram, care conţine o prezentare generală a aplicaţiei
şi succesiunea de încărcare a interfeţelor în care sunt evidenţiate spaţii pentru introducerea de mărimi de intrare şi butoane
ce permit calculul mărimilor necunoscute.
Plus la résistance de l’arc croît, plus le point de
fonctionnement se deplace vers l’origine comment on peut
voir dans la figure 2. Les conditions imposées du point de
vue de la sensibilité de la protection sont les suivantes :
aa '
aa "
≥ 0,1 ; bbbb "' ≥ 0,1 ; cccc"' ≥ 0,1 ; dddd "' ≥ 0,1
aa "
ee '
≥ 2 ; bebe "' ≥ 2 ; cece"' ≥ 2 ; dfdf "" ≥ 2
(25)
(26)
On précise que,en calculant la sensibilité aux courtcircuits internes,les conditions les plus défavorables sont
quand le freinage est maximum. Donc à la vérification des
conditions (25),(26) on utilisera la caractéristique de freinage
du relais avec la pente la plus grande,donc celle qui correspond au déphasage nul entre les courants de bobines de
travail et de freinage.
3. Exemple et programme de calcul
Sur la base de l’algorithme de calcul présenté,a été réalisé
un programme de calcul développé dans le langage de programmation Visual C++ 6.0, qui permet le calcul et l’affichage des principaux paramètres de calcul de la protection
différentielle d’un transformateur abaisseur de tension
U 1 /U 2 /U 3 =230/121/11 kV , avec une puissance nominale
S n = 240 MVA, les réactances inductives en pour-cent
X IT − MT = 23%, X MT − JT = 8%, X IT − JT = 15%. Le transformateur a réglage de tension sous charge sur le niveau de
110 kV, entre ±10%. Sur le niveau de 10 kV est monté un
compensateur syncron de 75 Mvar, avec la réactance sur
"
transitoire X d = 0,24. La puissance équivalente de courtcircuit sur les bares de 220 kV du transformateur, en régime
maximum est S scITreg . max = 7000 MVA et sur celles de 110 kV,
S scMTreg . max =3500 MVA. En régime minimum les puissances
sont: S scITreg . min = 3500 MVA, S scMTreg . min = 1750 MVA.
Les auteurs ont élaboré aussi un manuel d’utilisation
de ce programme,qui contient une présentation générale
de l’application et la succesion de chargement des interfaces
qui relèvent des espaces pour l’introduction des paramètres
initiaux et des boutons de commande qui permettent le
calcul des grandeurs inconnues.
Fig.3.Interfaţa principală corespunzătoare
exemplului de calcul
Fig.3. Interface principale correspondante
à l’exemple de calcul
200
4. Concluzii
În urma calculelor efectuate se constată că în toate
cazurile de defecte interne examinate, în prezenţa frânării,
protecţia realizată cu releul RDS-2 are suficientă sensibilitate.
th
The 5 International Power Systems Conference
4. Conclusions
A la suite des calculs effectués on constate que dans
tous les cas de défauts internes examinés,en présence du
freinage, la protection réalisée avec le relais RDS-2 a
sensibilité suffisante.
Bibliografie (Bibliographie)
1. Badea, I., ş.a.: Exploatarea instalaţiilor de protecţie şi auto-matizare ale sistemelor electrice (Exploitation des installations de
protection et d’automatisation des systèmes électriques), Editura Tehnică, Bucureşti, 1964.
2. Comşa, D., ş.a. : Proiectarea instalaţiilor electrice industriale. (Calcul des installations électriques industrielles), Editura
Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1979.
3. ***Rapport environnemental, Electrabel-Production Département Environnement et Communication, Bruxelles, 1997.
4. Lams, J.L.: Le rôle du secteur électrique, Electrabel-Production, Octobre 2002, Bruxelles.